归纳与整理主要内容及教案内容

第二章

分子结构与性质复习课

【教学目标】

1．总结回顾本章所学内容，使所学知识更加条理化、系统化。

2．进一步加深对所学概念的理解。

3．能较灵活应用所学知识分析、解决一些问题。

4.能独立处理相关练习题。

【预习任务】

1．内容结构：

【重点归纳】

知识点一

共价键

1．本质

原子之间形成__________。

2．特征

具有________性和________性。

3．分类

分类依据

形成共价键的原子轨道重叠方式

类型

电子云“头碰头”重叠

电子云“肩并肩”重叠

共用电子对发生偏移

共用电子对不发生偏移

σ键

π键

极性键

非极性键

形成共价键的电子对是否偏移

4.键参数

(1)键能

①键能：气态基态原子形成______化学键释放的最低能量。

②单位：_________，用EA－B表示，如H—H键能为436.0 kJ·mol－1，N≡N的键能为946 kJ·mol－1。

③应为气态基态原子：保证释放能量最低。

④键能为衡量共价键稳定性的参数：键能越大，即形成化学键时释放的能量越____，形成的化学键越________。

⑤结构相似的分子中，化学键键能越大，分子越稳定。

(2)键长

①键长：形成共价键的两个原子之间的________为键长。因成键时原子轨道发生重叠，键长小于成键原子的原子半径之和。

②键长是衡量共价键稳定性的另一个参数。

键长越短，键能越____，共价键越________。

(3)键角

①键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。

②键角决定了分子的__________。

③多原子分子中共价键间形成键角，表明共价键具有______性。

④常见分子中的键角：CO2分子中的键角为__________，为________形分子；H2O分子中键角为105°，为______形(或____形)分子；CH4分子中键角为109°28′，为______________形分子。

5．等电子原理

原子总数、价电子总数均相同的分子具有相似的化学键特征，具有许多相近的性质。这样的分子(或微粒)互称为________。

问题思考1．怎样判断原子间所形成的化学键是离子键，还是共价键，是极性键还是非极性键？

2．所有的共价键都有方向性吗？

3．σ键和π键哪个活泼？

知识点二

分子的立体构型

1．价层电子对互斥模型的两种类型

价层电子对互斥模型说明的是________的空间构型，而分子的空间构型指的是____________的空间构型，不包括孤电子对。

(1)当中心原子无孤电子对时，两者的构型________；

(2)当中心原子有孤电子对时，两者的构型________。

2．杂化轨道理论

当原子成键时，原子的价轨道相互混杂，形成与原轨道数相等的能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的立体构型不同。

3．价层电子对互斥模型、杂化轨道理论与分子立体构型的关系

(1)杂化轨道理论

杂化轨道数杂化轨道间夹杂化类型

立体构型

实例

目

角

sp

BeCl2

2sp

BF3

sp3

CH4

(2)价层电子对互斥模型

电子对孤电子对电子对空间构成键对数

分子立体构型

实例

数

数

型

2 2 0 BeCl2

直线形

直线形

3 0 正三角形

BF3

3 三角形

2 1 SnBr2

V形

4 0 CH4

正四面体形

4 3 1 四面体形

三角锥形

NH3

2 2 V形

H2O

4.配位化合物

(1)配位键：成键原子一方提供孤对电子，另一方提供空轨道。

(2)配位化合物：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。

(3)组成：如对于Ag(NH3)2]OH，中心离子为Ag＋，配体为NH3，配位数为2。

问题思考

（4）CH4和H2O的杂化方式是否相同？怎样理解其分子立体结构的不同？

知识点三

分子的结构与性质

1．键的极性和分子极性

(1)极性键和非极性键

①极性键：______________________的共价键。

②非极性键：____________________的共价键。

(2)极性分子和非极性分子

①极性分子：正电中心和负电中心________的分子。

②非极性分子：正电中心和负电中心________的分子。

总结：分子极性的判断

(3)影响因素

①______________越大，则范德华力越大。

②________越大，则范德华力越大。

(4)对物质性质的影响

范德华力主要影响物质的______性质，化学键主要影响物质的_______性质。

3．氢键及其对物质性质的影响

(1)概念

氢键是一种____________________，它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中____________的原子之间的作用力。其表示方法为____________。

(2)特点

①大小：介于__________和________之间，约为化学键的____分之几，不属于化学键。

②存在：氢键不仅存在于__________，有时也存在于__________。

③氢键也和共价键一样具有________性和________性。

(3)对物质性质的影响

主要表现为使物质的熔、沸点________，对电离和溶解等产生影响。

4．溶解性

(1)“相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于____________，极性溶质一般能溶于__________。如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性________。

(2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇与水________，而戊醇在水中的溶解度明显________。

(3)如果溶质与水发生反应，将增加物质的溶解度，如____________等。

问题思考

5．由极性键形成的分子一定是极性分子吗？

6．氢键是化学键吗？怎样理解氢键的强、弱对分子熔、沸点的影响？

总结一：范德华力、氢键、共价键的比较

完成下列表格

范德华力

氢键

共价键

物质分子之间普遍原子间通过共用电存在的一种相互作

概念

子对所形成的相互用力，又称分子间作用

作用力

分子内氢键、分子极性共价键、非极性

分类

间氢键

共价键

双原子或多原子的存在范围

分子或共价化合物和某些离子化合物

特征(有、无方向性

和饱和性) 强度比较

对于A—H…B，A、B的电负性越大，

影响强度的因素

B原子的半径越小，键能越大

①影响物质的熔、沸点、溶解度等物分子间氢键的存理性质

在，使物质的熔、

②组成和结构相似沸点升高，在水中对物质

的物质，随相对分的溶解度增大，如性质的

子质量的增大，物熔、沸点：影响

质的熔、沸点升高。H2O>H2S，如熔、沸点HF>HCl，NH3>PH3

F2

典例【1】已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第1个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们所形成化合物的分子式是XY4。试回答：

(1)若X、Y两元素电负性分别为2.1和2.85，则XY4中X与Y之间的化学键为________(填“共价键”或“离子键”)。

(2)该化合物的立体构型为________，中心原子的杂化类型为________，分子为_______(填“极性分子”或“非极性分子”)。

(3)该化合物在常温下为液体，该化合物中分子间作用力是________。

(4)该化合物的沸点与SiCl4

比较，________(填化学式)的高，原因是

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________。

总结二、等电子原理及应用

1．常见的等电子体汇总(完成下表) 微粒

通式

价电子总数

立体构型

－＋－

CO2、CNS、NO2、N3

AX2

－－AX3

CO23、NO3、SO3

AX2

SO2、O3、NO－V形

2

－3－AX4

SO24、PO4

－－2－AX3

PO3三角锥形

3、SO3、ClO3

CO、N2

AX

直线形

CH4、NH＋AX4

4

2.应用

根据已知的一些分子结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构，并推测其物理性质。

(1)(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体；

(2)硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；

(3)白锡(β­Sn2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；

－－(4)SiCl4、SiO4SO2它们互为等电子体，4、4的原子数目和价电子总数都相等，中心原子都是sp3杂化，都形成正四面体形立体构型。

特别提醒

等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。

典例【2】1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。

(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：________和______；________和________。

(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也－具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO2互为等电子体的分子有：________、________。

【自主检测】

一、选择题：

1．下列说法正确的是（

）

A．HBr的熔沸点高于HF

B．乙醇由于含氢键所以易溶于水

C．氢键是一种分子间作用力

D．影响物质熔沸点的因素是温度

2．下列说法中正确的是（

）

A．p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成σ键

B．p轨道之间以“头碰头”重叠可形成π键

C．s和p轨道以“头碰头”重叠可形成σ键

D．共价键是两个原子轨道以“头碰头”重叠形成的

3．下列说法不正确的是（

）

A．全由非极性键构成的分子全是非极性分子

B．含极性键的分子全是极性分子

C．离子化合物中可能含极性键，

D．离子化合物中可能含非极性键

4．下列物质是含有极性键的非极性分子的是（

）

A．O3

B．CH3Cl

C．CS2

D．Na2O2

5．下列物质不溶于水的是（

）

A．氨气

B．氯化钠

6．下列说法正确的是（

）

A．CHCl3是三角锥形

B．AB2是V字型，其A可能为sp2杂化

C．二氧化硅sp杂化，是非极性分子

D．NH4+是平面四边形结构

7．下列各组物质化学性质相似的是（

）

A．HF和H2O

B．NH3和PH3

C．CO和N2

D．H3O+和NH3

8．下列有机物

OCH3CH2OH

CO* CHCHOC．乙醇

D．BF3

含有一个手性碳原子(标有“*”的碳原子)，具有光学活性。当发生下列化学反应时，生成新的有机物无光学活性的是（

）

A．与银氨溶液反应

B．与甲酸在一定条件下发生酯化反应

C．与金属钠发生反应

D．与H2发生加成反应

9．与1 molC2H2含有相同的σ键数的C2H6的物质的量为

10．填空：路易斯结构式—用短线表示键合电子,小黑点表示未键合的价电子的结构式。

分子式

PCl3

BCl3

CS2

C12O

路易斯结构

式

中心原子的

杂化轨道类型

分子几何构

型

1．2011·课标全国卷－37](3)在BF3分子中，F—B—F的键角是______，B原子的杂化轨道类型为_________，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF－4的立体构型为________________。

(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为______，层间作用力为__________。

2．2011·福建理综，30](3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。

①NH3分子的空间构型是________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是__________。

1②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：

N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)；ΔH＝－1 038.7 kJ·mol－

若该反应中有4 mol N—H键断裂，则形成的π键有______mol。

③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4的晶体内不存在________(填标号)。

a．离子键

b．共价键

c．配位键

d．范德华力

(4)图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)。分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。

下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是______(填标号)。

a．CF4

b．CH4

c．NH＋4

d．H2O 3．2011·山东理综－32(2)(3)](2)H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为_________________________________________________________。

的沸点比高，原因是_______________________________________________。

(3)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用____杂化。H3O＋中H—O—H键角比H2O 中H—O—H键角大，原因为________________________________________________________。

4．2010·山东理综，32(1)(3)]碳族元素包括C、Si、Ge、Sn、Pb。

(1)碳纳米管由单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过______杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠____________结合在一起。

(3)用价层电子对互斥理论推断SnBr2分子中Sn—Br键的键角____120°(填“>”、“<”或“＝”)。

5.2010·福建理综，30(1)]中国古代四大发明之一——黑火药，它的爆炸反应为：

引燃A＋N↑＋3CO↑(已配平) 2KNO＋3C＋S=====322①除S外，上列元素的电负性从大到小依次为_____________________________。

②在生成物中，A的晶体类型为________________，含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型为________。

③已知CN－与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为________。

6．2010·海南理综，19－Ⅰ，19－Ⅱ(5)] Ⅰ.下列描述中正确的是(

) A．CS2为V形的极性分子

B．ClO－3的立体构型为平面三角形

C．SF6中有6对完全相同的成键电子对

2－D．SiF4和SO3的中心原子均为sp3杂化

Ⅱ.(5)丁二酮肟常用于检验Ni2＋：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2＋反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图所示。

①该结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，碳氮之间的共价键类型是__________，氮镍之间形成的化学键是_________________________________；

②该结构中，氧氢之间除共价键外还可存在__________________________________；

③该结构中，碳原子的杂化轨道类型有_____________________________________。

[专题训练] 题组一

共价键

1．下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是(

) ①HCl

②H2O

③N2

④H2O2

⑤C2H4

⑥C2H2

A．①②③

B．③④⑤⑥

C．①③⑥

D．③⑤⑥

2．下列有关σ键的说法错误的是(

) A．如果电子云图象是由两个s电子重叠形成的，即形成s­s σ键

B．s电子与p电子形成s­p σ键

C．p电子与p电子不能形成σ键

D．HCl分子里含一个s­p σ键

3．下列说法不正确的是(

) A．双键、三键中都有π键

B．成键原子间原子轨道重叠愈多，共价键愈不牢固

C．因每个原子未成对电子数是一定的，故配对原子个数也一定

D．所有原子轨道在空间都具有自己的方向性

题组二

分子的立体构型

4．下列分子中，各原子均处于同一平面上的是(

) A．NH3

B．CCl4

C．H2O2

D．CH2O 5．下列推断正确的是(

) A．BF3是三角锥形分子

B．NH＋，离子呈正四面体形结构

4的电子式：C．CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的p轨道形成的s­p σ键

D．CH4分子中的碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—H σ键

题组三

分子的性质

6．下列各组分子中都属于含极性键的非极性分子的是(

) A．CO2、H2S

B．C2H4、CH4

C．Cl2、C2H2

D．NH3、HCl 7．已知CO2、BF3、CH4、SO3都是非极性分子，NH3、H2S、H2O、SO2都是极性分子，由此可推知ABn型分子是非极性分子的经验规律是(

) A．分子中所有原子在同一平面内

B．分子中不含氢原子

C．在ABn分子中，A元素为最高正价

D．在ABn型分子中，A原子最外层电子不一定都成键

题组四

综合探究

8．均由两种短周期元素组成的A、B、C、D化合物分子，都含有18个电子，它们分子中所含原子的数目依次为2、3、4、6。A和C分子中的原子个数比为1∶1，B和D分子中的原子个数比为1∶2。D可作为火箭推进剂的燃料。

请回答下列问题：

(1)A、B、C、D分子中相对原子质量较大的四种元素第一电离能由大到小排列的顺序为______________(用元素符号回答)。

(2)A与HF相比，其熔、沸点较低，原因是______________________________。

(3)B分子的空间构型为____________形，该分子属于________分子(填“极性”或“非极性”)。由此可以预测B分子在水中的溶解度较______(“大”或“小”)。

(4)A、B两分子的中心原子的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱为__________(填化学式)，若设A的中心原子为X，B的中心原子为Y，比较下列物质的酸性强弱。

HXO____HXO3____HXO4；H2YO3____H2YO4

(5)D分子中心原子的杂化方式是__________，由该原子组成的单质分子中包含________个π键，与该单质分子互为等电子体的常见分子的分子式为__________。

参考答案 《略》